Qu'elle soit secondaire à une valvulopathie ou primitive, la pathologie aortique est fréquente et potentiellement grave. Le flux 4D peut s’avérer utile dans plusieurs pathologies (sténoses valvulaires, anévrysmes, dissection, bicuspidie...) et les
travaux actuels tentent de comprendre l’impact des flux anormaux dans l’évolution de ces maladies. L’imagerie de flux 4D pourrait, à terme, servir en routine dans
l'évaluation et le suivi des patients souffrant d’une maladie aortique.
a. Valvulopathies aortiques
La bicuspidie aortique est une pathologie fréquente, touchant 1 à 2% de la
population. L’atteinte est non seulement valvulaire mais peut-être également aortique ascendante avec le développement de complications graves telles que les
anévrysmes ou les dissections (6). Ces complications aortiques seraient non seulement liées aux perturbations hémodynamiques induites par la valvulopathie, mais également d’origine génétique (6,35). Le suivi de la bicuspidie et la décision d’une prise en charge chirurgicale, reposent sur des critères morphologiques et hémodynamiques (vitesse maximale, gradient de pression,...) classiquement étudiés en échographie. Ces critères peuvent être appréciés en IRM dans certaines
offre en une seule acquisition une évaluation conjointe de la valve et de l’aorte thoracique.
Parmi les critères en faveur d’une prise en charge chirurgicale, la vitesse maximale est sous-estimée en IRM par les méthodes classiques en contraste de phase 2D (26). Le flux 4D a permis une mesure des vitesses maximales avec plus de précision qu’en contraste de phase 2D et avec autant de précision que l'écho-doppler au sein d’une cohorte de patients atteints de bicuspidie aortique (10).
Pour les gradients de pression, l’étude de Fatehi et al. a obtenu des résultats en flux 4D comparables à ceux obtenus dans les précédentes séries (32).
L’étude en flux 4D a permis de mettre en évidence non seulement une vitesse élevée mais également des informations hémodynamiques avec un flux excentré et
hélicoïdal marqué et quantitatives nouvelles, avec des valeurs de WSS élevées (6,22,36).
L’élévation du WSS était retrouvée au point d’impact pariétal aortique du jet systolique. Les valeurs de WSS étaient élevées avant même la dilatation aortique (6,35). Ce résultat suggère qu’un WSS anormal pourrait précéder le remodelage aortique et que sa surveillance permettrait une identification précoce des sujets à risque de complications aortiques.
Dans la bicuspidie aortique, la disposition anormale des feuillets valvulaires génère des schémas d'écoulements anormaux.
Rodrìguez-Palomares et al. ont étudié ces perturbations hémodynamiques selon les différents phénotypes de bicuspidie aortique. Les schémas d’écoulements étaient variables selon la localisation du raphé. Les fusions droite-gauche (L-R) avaient une distribution plutôt antérieure alors que les fusion droite-non coronaire (R-N),
présentaient plutôt un flux postérieur. Ces résultats expliqueraient partiellement les différents morphotypes de dilatation aortique (6).
Fig. 5 : Bicuspidie aortique (type L-R) avec anévrysme de l’aorte ascendante et pseudo-coarctation
c : Streamlines avec un flux hélicoïdal dans l’anévrysme et une accélération des vitesses dans la pseudo coarctation (codée en rouge)
Parmi les facteurs favorisant la dilatation aortique, l’excentricité du flux est non seulement reproductible mais a également montré son association avec la
progression de la dilatation (22,23). Les patients suivis pour une bicuspidie avec un flux aortique excentré avaient une croissance en diamètre plus rapide que les autres (1,2 mm/an contre 0,3 mm/an, respectivement avec un p = 0,02) (22).
A l’avenir, combiner l’analyse morphologique et ces différents paramètres pourrait permettre de dépister les patients présentant un risque accru de développer un anévrisme.
b. Coarctation et pseudo-coarctation de l’aorte
La coarctation aortique est définie par un rétrécissement de l’aorte thoracique descendante situé le plus souvent à l’insertion du ligament artériel et représente 5 à 8% des cardiopathies congénitales (37). La décision de traitement, chirurgical pour la population pédiatrique et endovasculaire pour les patients plus âgés, repose, entre autre, sur une évaluation de la sévérité de la sténose.
Une des méthode d’évaluation de sa sévérité consiste en une quantification du flux aortique en amont et en aval de la sténose afin d’estimer le développement des flux collatéraux (13).
Malgré une tendance à sous-estimer la pression en raison de sa résolution spatiale, la séquence de flux 4D a montré une bonne corrélation avec les mesures effectuées par cathétérisme dans la coarctation (38).
En complément d’une évaluation fiable du flux collatéral, les profils d’écoulement peuvent également être évalués. Un hémodynamique perturbé, avec des flux
Fig. 6 : Pseudo coarctation. Dans cet exemple, les valeurs de WSS retrouvées en regard de l’anomalie étaient très élevées comparativement au reste de l’aorte.
c. Athérosclérose
Outre son rôle de conduit, l’aorte joue un rôle de tampon en absorbant l'énergie et la pulsatilité du flux avant sa redistribution systémique. Avec l’âge, des modifications pariétales apparaissent et l’aorte se rigidifie. Dans ces cas, l’IRM peut mettre en
évidence des élévations des valeurs de PWV (12,26,28). Ces valeurs élevées sont fortement associées à la survenue d’un événement cardio-vasculaire et une mortalité toutes causes confondues (31,39,40). Des valeurs de référence selon l’âge ont été établies par Harloff et al. et pourraient servir au suivi des patients à risque
cardio-vasculaire (40).
En complément d’une étude échographique ou IRM de la PWV, l'évaluation du WSS révèle une corrélation entre l’athérosclérose et des valeurs abaissées de WSS (41).
d. Dissection aortique
Dans le cadre du suivi des dissections de l'aorte thoracique de type B de Stanford, l’une des problématiques est de déterminer quel patient nécessitera un traitement endovasculaire afin de prévenir les complications. Actuellement, le suivi et la prise en charge sont basés sur la clinique et certains critères morphologiques tel que
l’importance de la dilatation. Le scanner et les séquences IRM cinés classiques permettent une localisation précise des points d’entrée. Le flux 4D apporte des précisions hémodynamiques pour la prise en charge endovasculaire (42).
Fig. 7 : Dissection de l’aorte thoracique descendante chez un patient ayant bénéficié d’une chirurgie à type de remplacement de l'aorte tubulaire.
b. Analyse en flux 4D met en évidence, à l’aide de streamlines, le caractère circulant du faux chenal.
L’analyse hémodynamique du vrai et faux chenal pourrait se révéler intéressante. Bien que peu de travaux aient été réalisés à l’heure actuelle, il a été démontré que le volume circulant, la vitesse et la présence d’un flux hélicoïdal dans le faux chenal étaient corrélés à un risque majoré d’extension de la dissection (42).
e. Aorte opérée
i. Généralités
Utile au diagnostic comme au suivi, l’imagerie occupe une place importante dans l’évaluation post-opératoire. En effet, l’amélioration technique permet dorénavant une caractérisation in vivo de plus en plus précise et une meilleure compréhension des répercussions hémodynamiques. Dans l’optique d’une meilleure prise en charge thérapeutique, plusieurs études se sont intéressées aux facteurs affectant le remodelage aortique en post-opératoire.
ii. Valvulopathies
1. Choix de la valve
Du point de vue valvulaire, Von Knobelsdorff-Brenkenhoff et al. ont comparés à l’aide du flux 4D différents types de remplacement valvulaire aortique (bio-prothèse stentée versus stentless, valve mécanique, auto-greffe) à des témoins. Parmi les principaux résultats, les valves mécaniques puis les bioprothèses stentées présentaient le plus de vortex. En dehors des témoins, aucun patient n’a présenté d’écoulement central et l’excentricité du flux s’accompagnait d’une élévation de valeurs du pic de WSS en regard de l’impact du jet systolique (24).
2. Cas particulier de la bicuspidie aortique
Une étude prospective a été réalisée sur 15 patients atteints de bicuspidie aortique, avant puis après chirurgie. L’analyse en flux 4D a montré une réduction significative des paramètres suivants : la régurgitation valvulaire aortique, la vitesse systolique, anomalies de flux (vortex), de l’excentricité du flux ainsi que du WSS (43).
iii. Aortopathies
Lorsque la racine aortique est dilatée et qu’un remplacement est nécessaire, l’une des techniques chirurgicales consiste en un remplacement de la racine aortique en préservant la valve (valve sparing aortic root replacement, VSARR). Cette technique induit des perturbations hémodynamiques (44). Afin de les limiter, des travaux se sont intéressés à la nécessité de recréer des sinus de valsalva. Ces derniers
joueraient notamment un rôle dans la fermeture plus douce de la valve aortique ainsi que dans la perfusion des coronaires (45). Avec l’aide du flux 4D, des études ont comparé des aortes natives à des aortes remplacées par des tubes droits ou avec néo-sinus préformé.
Plusieurs d’entres elles ont confirmé la présence de schémas d’écoulement plus physiologiques avec les néo-sinus pré-formés (21,46). L’étude du flux et du WSS à
hauteur des sinus met en évidence des flux rotationnels organisés et des valeurs de WSS abaissées (46).
Par ailleurs, la diminution de compliance du matériel prothétique réduit l’effet Windkessel et entraîne des vitesses maximales augmentées comparativement aux sujets sains (21,46,47).
iv. Exemple d’application locale
Dans le but de comprendre et caractériser les modifications hémodynamiques induites par un remplacement aortique ascendant, nous avons réalisé une étude au CHU de Lille (47). Celle-ci comparaît en échographie et en IRM deux techniques chirurgicales utilisées dans le traitement de l’anévrysme aortique ascendant.
Ces deux techniques, dites de “réimplantation” visent à remplacer l’aorte ascendante en conservant la valve aortique native.
- La technique de référence , décrite par Tirone David, offre de bons résultats et un nombre réduits de complications, mais s’avère complexe car difficile à mettre en oeuvre et nécessitant un temps d’apprentissage long (48,49).
- Une nouvelle technique, lilloise, développée par le Docteur Thomas Modine, permettant une suture plus simple, plus reproductible en un temps réduit. De plus, cette dernière modifierait moins l’anatomie valvulaire ce qui engendrerait moins de perturbations hémodynamiques (50).
Ces deux techniques utilisent une prothèse avec sinus pré-formés de type “Gelweave Valsalva”.
En échographie, la PWV, le module d’élasticité et l’index de rigidité artérielle ont été étudiés et n’ont pas montré de différence significative.
L’ensemble des acquisitions IRM ont été réalisées avec une IRM 1.5 T (MAGNETOM Aera, Siemens Healthcare, Erlangen, Germany) avec un gating respiratoire et
cardiaque prospectifs. L’analyse des 38 patients en IRM portait sur le type
d’écoulement (laminaire, hélicoïdal, turbulent), le WSS maximal, sur l’excentricité et l’angle du flux à quatres plans d’études différents (néo-sinus, jonction sino-tubulaire, tubulaire, crosse aortique).
Sur les 38 patients, l’analyse en flux 4D n’a pas montré de différence significative des paramètres sus cités.
Bien que rétrospective, cette étude a permis d’obtenir des résultats encourageants pour cette nouvelle technique chirurgicale et sera à confirmer par de nouveaux travaux.
E. Conclusion
Encore nouvelle mais néanmoins prometteuse, la séquence IRM de flux 4D offre une multitude d’outils pour la caractérisation des flux. Ces paramètres vont de la simple débitmétrie aux paramètres les plus complexes tels que le WSS ou la TKE. Encore récents, ils ont déjà permis une meilleure compréhension de certaines pathologies comme la bicuspidie mais des validations scientifiques et cliniques restent
indispensables avant de l’intégrer dans la pratique quotidienne. La rapidité croissante d’acquisition et le développement de logiciels de post-traitement efficaces rendent son utilisation de plus en plus facile et envisageable en routine. Jusqu’alors
majoritairement morphologiques, les critères de suivi et de prise en charge
thérapeutique des principales pathologies aortiques intégreront certainement au fil des publications ces nouveaux paramètres hémodynamiques.
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